激光分子束外延制备氧化物薄膜研究

激光分子束外延（LaserMBE）集PLD方法的制膜特点和传统MBE的超高真空精确控制原子尺度外延生长的原位实时监控为一体，不仅可以生长通常的半导体超晶格材料，尤其适于制备多元素、高熔点、复杂层次结构，如超导体、光学晶体、铁电体、田电体、铁磁体以及有机高分子等薄膜，同时还能进行其相应的激光与物质相互作用和成膜过程的物理、化学等方面的基础研究．激光分子束外延是近几年才出现，具有重要学术意义和广泛的应用前景，现正在发展和完善的一种高精密新型制膜技术．经过两年多的多方合作与共同努力，由物理所牵头与沈阳科仪研制中…     

复合效应对掺杂氧化物透明导电薄膜的影响

首次引入复合效应对不同价态差的掺杂氧化物透明导电（TCO）薄膜的载流子浓度及其迁移率进行了分析。对于较高温下制备的TCO薄膜,对载流子迁移率起主要作用的散射机制是带电离子散射和电中性复合粒子散射。带电离子散射迁移率与带电离子的有效电荷数大致呈反比关系,在载流子浓度相同的情况下,随着复合几率增大,价态差分别为3和4的TCO薄膜中的带电离子的平均有效电荷分别趋于1和2,因此带电离子散射迁移率也随之增大,分别趋于价态差为1和2的TCO薄膜的带电离子散射迁移率。而对于价态差为3的TCD薄膜,由于电中性复合粒子的数量较少,对载流子的散射最弱,因此在复合几率较大的情况下,价态差为3的TCO薄膜有可能获得比价态差为1的TCO薄膜更高的载流子迁移率。     

稀土氧化物薄膜激光感生电压信号采集研究

采用德国Lambda公司LPX300I型KrF激光器,脉冲激光输出波长为248 nm,重复频率为5 Hz,能量为400mJ,在倾斜5°的LaAIO3单晶衬底表面制备了La0.5(CaSr)0.5MnO3(LCSMO)和La0.9Ca0.1MnO3(LCMO)两种稀土氧化物薄膜.使用波长为248 nm的LPX300I型KrF准分子激光进行照射,重复频率为1 Hz,能量为300 mJ,对LCSMO和LCMO薄膜表面产生的激光感生电压(LIV)信号进行采集.对信号响应的波形特征进行分析和讨论,实验得出LIV信号半峰全宽与数据采集卡临界采样率成反比例关系.临界采样率的选择为新型快响应、宽光谱激光功率/能量器件设计和制作提供依据.     

光学膜层的激光预处理过程研究

重点研究了激光造成的膜层轻微损伤的微观结构和光学性质,分析了膜层表面质量、激光强度和照射次数对膜层表面变化的影响,以此为依据指导激光预处理方法来提高光学元件损伤阈值.就激光损伤机理而言,不管是雪崩离化机制还是多光子吸收机制,都直接或间接地与光学膜层的微观杂质、缺陷有关,预处理过程就是有效消除使膜层产生严重损坏的因素,即消除杂质和缺陷的过程,所以,预处理过程同时也是一个使膜层产生微损伤的过程.工作研究了几种sol-gel膜、PVD膜在预处理前后膜层表面的变化(损伤形貌),损伤阈值的增幅,发现最大不损伤能流值越高的膜层,其预处理效果更好.预处理过程膜层的安全性(减低预处理对膜层的破坏程度)、膜层的预处理效果与两种因素有关,即膜层的内在质量(与膜层缺陷无关的质量)和预处理的激光能量参数(包括初始能量、能量增量、频率等).本身缺陷或杂质较少(或小),阈值较高的膜层,预处理过程中激光能量可以大跨度增加(3～4次激光辐照),且预处理产生的损伤较小.激光对膜层的清洗作用是预处理过程的主要机制,采用水蒸汽凝结法对比水气在预处理膜层上的凝结和蒸发速度,证明其表面对水的接触角明显降低,既洁净度提高,但这不是大幅度提高损伤阈值的主要因素.对于缺陷和杂质较多的膜层(如多层反射膜),即使严格控制激光预处理条件,预处理过程中会不可避免地产生不同程度的微损伤,大部分微损伤点的位置与原始的缺陷和杂质点相吻合,由于这些缺陷是降低膜层整体损伤阈值的主要原因,所以,预处理效果明显(最高阈值增加达2倍),通过增加预处理过程中的能量分段,可降低微损伤的程度,提高其在工作能流下的稳定性,达到预处理的目的.(OH8)     

离子束辅助沉积制备高功率激光薄膜的研究

综述了离子束辅助沉积技术在高功率激光薄膜制备中的应用研究进展.指出该技术在制备高激光损伤阈值的薄膜中存在的问题,即出现过高的堆积密度,会给薄膜带来杂质缺陷、化学计量比缺陷、损伤缺陷、晶界缺陷,制备薄膜的残余应力存在着压应力增加的趋势,会改变薄膜的晶体结构等.并指出了该研究领域的研究方向.     

射频溅射CoMnNi氧化物薄膜结构研究

按一定原子比的CoMnNi氧化物混合体,经压片、高温烧结,制成具有尖晶石结构的靶.采用射频溅射,分别在单晶硅、玻璃和氧化铝陶瓷衬底上淀积生长的CoMnNi多成份氧化物薄膜,是一种理想的宽温区热敏材料.扫描电镜能谱和俄歇谱分析表明薄膜中Co,Mn,Ni的原子比偏离靶材料的设计值;X射线衍射谱证明这种薄膜具有非晶结构或尖晶石结构.文章给出了退火后X射线衍射谱及傅利叶交换红外光谱和激光喇曼谱,讨论了生成非晶薄膜和尖晶石结构的条件.     

CoMnNi氧化物非晶薄膜退火研究

用高频溅射法生长CoMnNi氧化物非晶薄膜并进行退火实验.对不同温度退火的样品作X射线分析及电阻测量.结果表明,CoMnNi氧化物非晶薄膜在低于550℃退火,薄膜发生结构弛豫,电阻率升高;550～750℃温区退火,薄膜结构产生晶化.随着退火温度的升高,晶化程度增强,电阻率逐步下降;高于750℃退火,薄膜开始由立方尖晶石向四方尖晶石结构转化,电阻率增大.还给出了老化实验结果.     

结构对氧化物膜层激光损伤阈值的影响

光学膜层的激光损伤阈值(LDT)通常都明显地低于被镀膜基底。这是由膜层的实际结构决定的,而这种结构与膜层的沉积条件之间有着复杂和敏感的依赖关系。以蒸发和溅射的薄膜为例,对薄膜结构的性质与LDT的关系认真地进行了讨论,以提高损伤阈值。     

ZnO薄膜的激光光声效应

本文分析了ZnO薄膜的光声效应,推导了在一维条件下光声信号与压电系数、介电系数、热导、比热、调制频率之间的关系。实验表明光声信号的幅度和调制频率、入射光功率之间的理论分析吻合较好。同时还计算了ZnO薄膜的压电系数e_(33)=0.817e/m~2,e_(31)=-0.43e/m~2。     

锰氧化物薄膜激光能量计的信号读出电路系统研制

利用MS-51系列单片机,设计和研制了专用于基于钙钛矿锰氧化物薄膜激光感生热电电压效应的激光能量计的信号读出电路系统,采用三位发光二极管(LED)数码显示器记录激光能量/功率.使用出射波长为248 nm和308 nm准分子激光器测试表明:输出能量和LED记录结果存在较为优良的线性关系.     

高Tc超导薄膜和氧化物多层膜的激光分子束外延研究

本文介绍用激光光子束外延（Ｌ－ＭＢＥ）方法，在高真空条件下外延生长ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－δ超导薄膜和ＢａＴｉＯ３铁电薄膜以及多层膜的实验结果。     

激光诱导薄膜损伤的缺陷统计模型与光斑效应

讨论了脉冲激光诱导薄膜损伤的缺陷统计模型，在对该模型加些适当的限制条件后，运用它解释光斑效应，发现该理论模型与实验结果符合得很好。     

光学薄膜激光预处理及其机理的研究

本文概述了光学薄膜激光预处理的方法及激光预处理的几种机理。     

离子束辅助技术在高功率激光薄膜中的应用

从离子束清洗、离子束辅助沉积以及离子束后处理三个方面,介绍了离子束辅助技术在高功率激光薄膜中的应用背景、应用优势以及存在的问题。     

薄膜激光感生热电电压效应及其应用

激光感生热电电压是基于各向异性赛贝克效应的一种热电势效应,本文综述了薄膜激光感生热电电压效应的机理及其在激光能量测定,热辐射探测等方面的应用,研究表明该效应由于其潜在的应用价值将在光电子器件领域得到广泛应用。     

1064nm激光和355nm激光同时辐照DKDP晶体的耦合预处理效应

为了研究DKDP晶体在惯性约束核聚变(ICF)装置应用中的多波长激光诱导损伤特性,建立了1064 nm激光和355 nm激光同时辐照DKDP晶体的损伤测试装置,分析了不同激光能量密度组合下的损伤针点形貌、密度、尺寸和损伤概率。结果表明,当355 nm激光以R-on-1方式辐照样品,并加入不同能量密度的1064 nm激光时,随着1064 nm激光能量密度的升高,测试样品的抗激光损伤性能得到改善,损伤针点形貌逐渐与1064 nm激光单独作用时的损伤形貌类似,损伤针点密度减小,损伤针点尺寸增大,整体上表现出耦合预处理效应。     

透明导电氧化物薄膜研究的新进展

透明导电氧化物(TCO)薄膜因其良好的光电性能,在光电器件上应用广泛,且已成为研究热点.p型TCO薄膜的出现开辟了透明导电氧化物研究的新领域,红外透明导电氧化物薄膜拓展了TCO薄膜的应用范围.该文综述了近几年p型TCO薄膜的研究进展,并简单介绍了新兴的红外透明导电氧化物薄膜的研究进展.     

透明导电氧化物薄膜的新进展

透明导电氧化物（TCO）薄膜In2O3:Sn和SnO2:F都已经发展成熟，分别大规模应用于平板显示器和建筑两大领域。最近几年，TCO薄膜的研究又进入了一次复兴时期，研究和开发出几类具有明显特色的新型TCO薄膜。ZnO基TCO薄膜有替代In2o3:Sn薄膜的趋势；多元TCO薄膜材料可以调整其性能来满足某些特殊应用的需求；具有高载流子迁移率的In2O3：Mo薄膜为进一步提高TCO薄膜的性能打开了一条新路；真正的p型TCO薄膜为制造透明电子元器件迈出了第一步。     

光学材料激光预处理技术机理研究现状

以机理研究为主线对激光预处理技术进行了回顾。从材料类型和激光参数等方面对预处理的理论与实验结果进行归纳分析,得出预处理效果取决于缺陷在热作用下的演变规律的结论。重点分析了三种定量模型,对比了各模型的优缺点,并指出了未来预处理模型的发展趋势。最后结合机理研究的新方法、工业化应用和进一步提高增益等问题对预处理技术进行了展望。